风,看不见、摸不着,却托举着每一次起飞与返回;气动,不站在聚光灯下,但默默担纲着航天事业发展的“先行官”。
在中国航天事业创建70周年之际,走进航天科技集团十一院,厂房里风洞轰鸣,机房里数据奔流,外场上无人机展翼高飞。70年,一代代航天气动科研人员用毕生心血铸就一流空气动力学基石,以硬核实力打造特种飞行器产业龙头,更以先发优势开辟临空无人机产业新疆域。
从一间研究室到一片风洞群
1956年是中国航天若干“首个”的起始年。国防部第五研究院成立了。
这一年12月,作为最早的10个研究室之一的第七研究室——空气动力学研究室成功组建,庄逢甘被钱学森点名担任该室技术负责人。此后,他和戴淑芬等专家带领18名青年学子白手起家,从翻译资料、手摇计算机起步,拉开了中国航天气动事业发展的序幕。
1959年,研究室扩建为北京空气动力研究所,一大批大学毕业生、技术人员和军政干部来到云岗,设计建造风洞、探究试验方法,自力更生、艰苦奋斗,建成我国第一个配套完整的大型空气动力试验研究基地。
上世纪70年代,航天气动科研人员投入导弹弹头再入气动、防热研究,围绕“热障”集智攻关,为洲际导弹飞向太平洋提供气动支撑;80年代起,针对载人飞船返回阶段“黑障”集智攻关,联合相关单位开展机理研究与试验验证,为载人飞船后续任务研判再入通信影响、优化外形与防热方案打下基础;90年代,神舟飞船研制进入关键阶段,气动团队用大量风洞试验和数值模拟,为返回舱扫清“气动障碍”。
2004年6月,北京空气动力研究所更名为航天空气动力研究院;2007年2月,升格为中国航天空气动力技术研究院,航天空气动力事业从“研究所”走向“研究院”的新阶段。
2010年,面对我国第一个月球返回器的研制挑战,十一院举全院之力集智攻关,解决气动布局、静动态气动力、气动热和烧蚀机理分析、材料筛选和防热考核等技术难题,有力支撑了嫦娥系列返回器气动和防热设计工作。
火星探测项目立项后,十一院重点解决了地外天体非空气介质下的气动预测方法、气动外形优化、大气环境试验、烧蚀机理和防隔热性能考核等难题,有力支撑了火星探测任务的顺利实施。
航天气动科研人员靠自己的智慧和力量在北京云岗这片热土上,不断诞生新的奇迹。近年来,十一院大力开展气动基础设备建设,先后建成了大功率电弧风洞、高能脉冲风洞、高超声速低密度风洞等设备,为载人航天工程等国家重大工程任务提供了全方位的试验设备和试验条件。
航天气动科研人员还让风洞走出了航天,为国家体育总局建成首座体育综合训练风洞,助力体育健儿奥运夺金;为东风汽车建成国内首座自主知识产权汽车环境风洞,推动汽车工业体系试验相关设备实现国产化;为海尔、格力等中国企业优化家电流场降噪,让风洞技术走进千家万户。
把“风”算清楚,把“根”扎下去
风洞可以照图施工,但核心测量买不来;计算机可以进口,但物理模型和自主软件买不来;型号数据可以短期补,但基础理论不补,下一代飞行器就会“卡脖子”。庄逢甘院士一生秉持的“求真务实、自主创新”的科研品格,深深镌刻在十一院门口的巨石上,已成为十一院代代相传的精神基因。70年风雨,十一院把自主创新的根,深深扎了下去。
最硬的底气,来自设备与测量的自主可控。从上世纪60年代自建风洞起步,团队坚持自主设计、标定和测控。面对微小阻力测量这一世界难题,他们尝试近百种配方,发展出液晶测量技术;为模拟火星进入环境,自主研发传感器,实现二氧化碳条件下的热流测量。如今,电弧风洞、自由射流平台等重器实现“设计—建造—运行”自主可控,关键试验能力掌握在自己手里,才敢说:“风,由我们定义”。
最深的变革,源于数据与智能的升级转型。十一院贯彻落实集团公司人工智能行动方案战略部署、加快推进人工智能与航天装备科研生产深度融合,于2026年发布“书生·扶摇”空天飞行器智能联合创新平台,该平台可实现自动解析任务需求、智能生成构型方案、组织计算并迭代优化,让气动设计从“人调参数”走向“需求进平台、方案自动生成”。沉睡的历史风洞数据被修复治理,变成训练资产,传统研发范式被打破,中国气动开始以智能化换道超车。
最远的目光,投向基础科学与前沿领域。十一院先后成立创新与应用中心、空气动力重点实验室和空气动力科学中心3个“特区”,构建了从基础研究、概念创新、技术创新和技术集成的全链条创新体系,加强空气动力基础性、前瞻性创新能力,提出的科学问题连续获得2022年、2023年中国科协年度十大工程技术难题和十大前沿科学问题,发挥空气动力技术在型号研制中的创新引领作用以及在产业发展中的协同带动作用,夯实立身之本,筑牢立院根基。
根,必须扎下。这是十一院“求真务实、自主创新”航天气动精神的生动写照,也是中国航天事业创建70周年最坚实的底气。
做航天型号和飞行器设计的“先行官”
“气动先行”从来不只是口号。十一院的价值,在于把“未知的风”变成“可驾驭的参数”。
托举航天重大工程,是“先行官”最重要的使命。支撑长征系列运载火箭的整流罩气动力、气动加热与声振环境评估,开展抛离过程仿真试验,保障载荷安全、分离安全;评估神舟飞船返回舱大攻角配平特性、纵向与动稳定性、再入热环境,测定开伞前的气动边界,助力返回舱稳稳返回地球;参与天问一号火星探测器气动布局攻关,真实模拟火星热环境、评估防热结构,助力解决火星大气进入的气动减速与热防护难题;参与可重复火箭返回过程复杂干扰气动特性仿真及试验评估,有力支撑可重复火箭技术突破……在国家一系列重大工程任务中,十一院全程参与,成为托举我国航天事业发展不可或缺的力量。
气动先行,不仅为航天型号铺路,也孕育了十一院自己的无人装备产业,享誉世界的彩虹无人机在云岗诞生,现已成为国内型谱最齐全、批量出口最早、出口量最大的无人机系列。十一院瞄准新域新质战斗力生成,以规模化、市场化为导向,坚持产业化发展道路,打造融合发展、研产用一体的产业体系,建成了国内先进的台州彩虹无人机制造基地,打造中国无人机产业链链长。
近年来,十一院还聚力打造临空无人机产业,成立航天科技集团临近空间无人机工程和产业新兴总体部。这意味着十一院不仅要继续当好航天事业的“先行官”,更要当好“设计师”。站在中国航天事业创建70周年的新起点,十一院要将空气动力优势、无人装备优势与总体设计能力深度融合,为航天强国建设打开新的战略空间。
迎风直上,无人装备不断进阶
如果说气动是十一院的“根基”和“沃土”,那么无人装备就是这片“沃土”上开出的最绚丽的花。
彩虹的起点,几乎是一张白纸。1999年年初,十一院了解到用户对无人机系统的迫切需求,成立7人项目论证组,边学边干。2000年4月,研究所自筹500万元正式启动无人机研发,并于当年年底形成中近程无人机雏形。2001年12月,HW-01远程遥控首飞。2002年起研制的自主飞行验证机HW-02,于2004年7月试验成功。试验当天,远望西山彩虹挂天际,遂浪漫定名“彩虹-1”。
20余年间,这份浪漫淬炼为锋芒。彩虹-4打造成熟的中空长航时察打平台;彩虹-5强化中高空大载荷与海洋应用,彩虹-7飞翼布局面向高对抗,彩虹-9实现大型高空高速新察打一体,彩虹-10倾转旋翼创新发展……“彩虹”用20余年完成“跟跑—并跑—领跑”的跨越。
“彩虹”的光芒不止于此。2018年,用于森林防火的彩虹-4无人机成功首飞。2022年,彩虹-4无人机中标四川森林防火服务项目,从祖国的东北林场转战西南高原。同年,四川泸定发生6.8级地震,彩虹-4无人机在震中开展航空摄影,获取地震核心区200余平方千米的影像数据,并提供给抗震救灾指挥中心,保障救援抢险工作顺利进行。如今,航空物探、森林防火、应急测绘、海洋保护、应急通信等领域,都能看见“彩虹”的身影。
“十四五”以来,十一院无人机家族愈发壮大。太阳能无人机不断刷新超长航时纪录,向着临空高空平台稳步迈进;YH-1000、YH-1000S无人运输机战略性引入大工业体系配套,与汽车企业联合研发动力总成,利用软件定义融入低空物流和应急救援体系,成为国家低空装备示范。
十一院正加速让风洞里吹出的风化作守护国家安全、服务国计民生的强劲动能。
风洞边练出来的“驭风人”
气动是慢功夫,更是硬功夫。70年,十一院把一代代气动科研人员锻炼成了“驭风人”。
从钱学森、庄逢甘奠基的第一代,到上世纪60年代自建风洞的第二代,再到支撑载人航天、打造高能风洞的第三代,直至今日AI气动、火星模拟、彩虹无人机、太阳能无人机领域的第四、第五代,人才梯队不是写在纸上的花名册,而是几代人在风洞边一站几十年、持续培育出来的队伍。
重大工程凝聚团队,风洞试验团队逐步壮大,扛下长征火箭、神舟飞船返回舱、火星探测器等的研制重任;型号攻坚锻造梯队,彩虹团队从七人项目组起步,20年间成长为千余人的骨干力量;基础研究前瞻发展,空气动力科学中心、创新与应用中心推行项目负责人制,通过“师带徒”、青年基金加速新人成长。
机制活则人才涌。近年来,十一院持续优化干部选育,重要岗位竞争上岗,型号科研攻关推行“揭榜挂帅”,在风洞、外场、无人机设计一线给年轻干部压担子;领导干部实行任期契约、权责清单和综合考评,经营与董监事队伍按强军兴业分开培养,把合规履职、责任追究和薪酬业绩联动捆在一起。在引才上,十一院围绕气动前沿、无人装备、低空经济、临空产业引进成熟人才和紧缺专业力量,多路径并重;育才分层分类,领军人才推举、学术技术带头人遴选、技能大师工作室建设三线并进。
70年驭风,一代人有一代人的风洞。风洞会老,但航天人的精神永远年轻。
让风朝国家需要的方向吹
航天气动姓“航”更姓“党”。70年实践证明,方向明、党建强、作风严,风洞建设和型号攻关就少走弯路。十一院党委把“坚持党的领导、加强党的建设”作为根本遵循,让每一次吹风、每一次计算、每一次飞行都朝着国家利益校准。
党委把方向,把航天气动写进强国强军大局。院党委坚持“第一议题”制度,学习习近平总书记关于航天强国建设、科技自立自强、加强基础研究的重要论述,建立贯彻闭环机制;树立和践行正确政绩观,做到“一切有利于国家利益的坚决干,一切有损于国家利益的坚决不干”。从载人航天到深空探测,从彩虹无人机、太阳能无人机到低空经济、临空产业,十一院党委以无人装备高端化、智能化、绿色化作为抓手,推动空气动力从“型号先行官”发展为“国家战略科技力量”。
以党建凝精神、聚思想。十一院以航天精神荣誉奖为抓手,宣传高超声速团队、探月探火热防护团队、彩虹团队、青年突击队事迹;气动所开展“逐梦”品牌活动,持续邀请各领域专家与青年开展学术交流;航天彩虹党委打造“彩虹·链世界”党建品牌,构建引领链、组织链、责任链、评价链、同心链“五链协同”体系;创新与应用中心通过师带徒、青年基金、外场轮换培养总体人才……
70年来,从仿制到自主、从近地到深空、从单星到星座、从载人到探月探火,中国航天对气动的需求已发生根本变化。今天的十一院,需要使科研能力再提档、自主创新再加强、基础研究稳扎根,充分发挥航天气动国家队和原创技术策源地、集团公司无人机新兴总体单位、无人机产业链链长、临空无人机工程总体和产业总体的优势,为航天强国建设、民族复兴伟业贡献航天气动新力量。
风不语,却记得每一代人的力气。70年前,西郊一间研究室里,灯火初燃;70年后,云岗风洞群,长鸣不息。驭风七秩,仍似当年;报国一生,正年轻。
来源:中国航天报微信公众号